情境性的實(shí)驗(yàn)探究

葉成林

摘 要：以一次初中物理課堂教學(xué)觀摩活動(dòng)為例，針對初中物理課堂教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，提出問題情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，服務(wù)于課堂教學(xué)目標(biāo)；圍繞所創(chuàng)設(shè)的問題情境，應(yīng)讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)問題解決的步驟，盡享問題解決的過程；問題解決的設(shè)計(jì)過程應(yīng)科學(xué)、規(guī)范、完整，有利于探究得出正確的結(jié)論；適時(shí)發(fā)揮評價(jià)功能，促進(jìn)問題高效、科學(xué)地解決.

關(guān)鍵詞：課堂設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)探究；問題情境

筆者參加了一次初中物理課堂教學(xué)觀摩教研活動(dòng)，聆聽了某所學(xué)校一位物理教師講授的蘇科版八年級物理第四章第一節(jié)《光的折射》教研課，有所感觸，就初中物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)引發(fā)一些思考，以求教于同仁.

這節(jié)課教師課堂教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

教師播放視頻：夏天，小明來到湖邊，湖邊豎立一塊標(biāo)志牌，上面寫著：湖水很深，請不要在此游泳.但小明看湖水不深，再加上天氣實(shí)在炎熱，就脫衣下水，結(jié)果引發(fā)危險(xiǎn)，在路人幫助下才得以解困.

教師引發(fā)學(xué)生思考并引入新課：為什么湖水看起來比較淺而實(shí)際卻很深呢？光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)又將如何傳播呢？

教師要求學(xué)生猜想：光從空氣斜射入水（玻璃）中的傳播路徑是什么？畫出所猜想光的傳播路徑.學(xué)生交流猜想結(jié)果并展示所畫光的傳播路徑.

教師播放實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)視頻：讓一束激光斜射到一塊玻璃磚上，引導(dǎo)學(xué)生觀察光從空氣斜射入玻璃中的傳播路徑，要求學(xué)生把看到的現(xiàn)象畫出來并交流展示.

在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)光的折射現(xiàn)象概念.

教師要求學(xué)生再次思考：光的折射現(xiàn)象遵循哪些規(guī)律？對照光的反射定律，教師選擇一些學(xué)生說出自己的猜想.

之后，學(xué)生根據(jù)教師所給實(shí)驗(yàn)器材，按教師所投影的實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，研究光的折射規(guī)律.學(xué)生操作步驟如下：

1.將白紙平鋪固定在水平木板上，并在白紙上沿玻璃磚上下表面畫出平行線，畫出任意一條入射光線AB到玻璃磚.

2.在玻璃前方A、B處各插一根大頭針，眼睛在玻璃后方透過玻璃磚觀察，當(dāng)看到B恰好能擋住A時(shí)，在玻璃磚后方與眼睛之間再放置一大頭針C，調(diào)整C的位置，在C恰好能擋住A、B時(shí)，固定C的位置.

3.用同樣的方法在玻璃磚的后方一側(cè)再插上大頭針D，使D能同時(shí)擋住C和A、B，記下D、C的位置，移去玻璃磚和大頭針，過DC引直線與玻璃磚后表面相交于E，過AB引直線與玻璃磚前表面相交于F，連接EF，并對比光的反射定律，思考入射光在進(jìn)入玻璃磚時(shí)將滿足哪些規(guī)律？

學(xué)生在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上完成關(guān)于光的折射規(guī)律內(nèi)容相關(guān)填空，之后用光的折射規(guī)律解釋湖水看起來變淺之謎，從而完成課堂教學(xué).

針對本節(jié)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)筆者進(jìn)行了點(diǎn)滴思考.

一、情境與目標(biāo)

教師本節(jié)課的課堂教學(xué)是通過視頻引入新課，但此教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)卻不能與后面的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)視頻緊密相聯(lián)，學(xué)生的思維不能從教師課堂教學(xué)開始時(shí)所設(shè)置的物理情境很自然地過渡到光從空氣斜射入玻璃（或水）中的物理模型，學(xué)生思維存在障礙，存在著教師的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)與教學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)兩張皮、相脫節(jié)的現(xiàn)象.

初中物理課堂教學(xué)為了體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，教師的課堂教學(xué)流程一般是：情境設(shè)置-引發(fā)思考-實(shí)驗(yàn)探究-實(shí)驗(yàn)結(jié)論-回歸情境.課堂教學(xué)開始時(shí)的物理情境創(chuàng)設(shè)有利于營造濃厚的學(xué)科氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，引起學(xué)生對相關(guān)物理現(xiàn)象的思考，對后面的課堂教學(xué)起著重要鋪墊作用.但教師的物理情境設(shè)置應(yīng)服務(wù)于課堂教學(xué)目標(biāo)，且符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，在教師的點(diǎn)撥下，學(xué)生通過對物理情境的分析，能快速引出所要探究的問題，到達(dá)教師所需要的實(shí)驗(yàn)探究目的中.

本節(jié)課的情境設(shè)置可通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)引入新課：將一束光斜射至空燒杯的底部O點(diǎn)（做個(gè)標(biāo)記），然后向燒杯中加水，觀察到光斑移動(dòng)，很自然引入光的折射概念.教師接著提出問題，光從空氣斜射入水（或玻璃）的折射規(guī)律又如何？讓學(xué)生對照光的反射定律在小組充分討論的基礎(chǔ)上提出各自的猜想，展示所畫的模型圖，為實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容打下伏筆，達(dá)到情境設(shè)置預(yù)期的目標(biāo).

二、情境與問題

在本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，學(xué)生通過大頭針、玻璃磚、白紙、水平木板等器材來探究光的折射規(guī)律.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，僅是按照教師所提供的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，在規(guī)定的動(dòng)作中完成相關(guān)活動(dòng).在活動(dòng)中，學(xué)生對研究什么、解決什么問題完全不知，學(xué)生不知道這些步驟設(shè)計(jì)的作用，最后在教師的演示和引導(dǎo)中才知道其意義.但在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，學(xué)生物理思維活動(dòng)完全被禁錮，創(chuàng)新精神和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰]有得到提高，失去了實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的意義.

問題是學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的需求，是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力；解決問題、尋求問題答案是實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)目的.發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，開發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)問題解決的步驟，充分了解問題解決的方法和過程，知道每個(gè)步驟的目的和意義，并激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神，盡可能采用不同方法與途徑解決問題，讓學(xué)生盡情享受問題解決的過程，在其中獲得成長，這是實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)真正的內(nèi)涵之一.

本節(jié)課重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)探究光的折射規(guī)律，教師應(yīng)采用小組合作學(xué)習(xí)的方式，在實(shí)驗(yàn)前，讓各小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材（玻璃磚、激光筆、白紙、水平木板、刻度尺、鉛筆），依據(jù)實(shí)驗(yàn)猜想，對照光的反射定律實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，讓每個(gè)小組成員充分了解每個(gè)設(shè)計(jì)步驟的作用及其解決的問題，并通過小組間交流匯報(bào)，討論方案的科學(xué)性及可行性，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，畫出光的折射光路圖，總結(jié)出光的折射規(guī)律.

三、情境與過程

在本節(jié)課光的折射規(guī)律實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，教師的實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)并不科學(xué)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程存在缺陷，不能通過此實(shí)驗(yàn)探究出折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，教師解決這個(gè)問題的策略是在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)后讓學(xué)生通過復(fù)習(xí)光的反射定律內(nèi)容猜想其答案，充實(shí)完善光的折射規(guī)律內(nèi)容.

在初中物理實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，圍繞所探究的問題，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確選擇實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出具有科學(xué)性、完整性、可操作性的實(shí)驗(yàn)探究過程，這是保證實(shí)驗(yàn)成功的基本要求，這樣才能總結(jié)出完整的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論.

本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)器材的選擇若選用激光筆來代替大頭針可能較好，讓激光筆發(fā)出的光貼著白紙斜射到玻璃磚上，這樣能讓學(xué)生看到光的傳播路徑，易于建構(gòu)光從空氣斜射入玻璃和玻璃斜射入空氣中時(shí)的光路模型，通過分析光路圖就能得出“折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)，當(dāng)光從空氣斜射入玻璃中時(shí)折射角小于入射角，當(dāng)光從玻璃斜射入空氣中時(shí)折射角大于入射角”的結(jié)論；同時(shí)通過讓水平木板上白紙向上彎折或向下彎折白紙上就看不到折射光線的現(xiàn)象，也讓學(xué)生易于總結(jié)出折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)的結(jié)論.通過這樣的實(shí)驗(yàn)器材的選擇和實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)，最后總結(jié)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論才完整.

四、情境與評價(jià)

由于本節(jié)課的學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)是學(xué)生按照教師所提供的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，這個(gè)環(huán)節(jié)教師的課堂教學(xué)評價(jià)內(nèi)容只能是學(xué)生的規(guī)定動(dòng)作完成質(zhì)量如何，學(xué)生的批判性思維、問題解決能力等這些對學(xué)生終身發(fā)展很重要的科學(xué)素養(yǎng)沒有在同學(xué)間、師生間溝通與合作、交流與評價(jià)中得到提高，學(xué)生的個(gè)性沒有在評價(jià)中得到激勵(lì)和發(fā)展.

初中物理課堂教學(xué)，知識僅是載體，學(xué)生在獲取知識的過程中，掌握科學(xué)的研究方法、發(fā)展物理思維、提高實(shí)驗(yàn)操作技能、培養(yǎng)各方面能力才是物理教學(xué)的真諦，新課程倡導(dǎo)的“立足過程，促進(jìn)發(fā)展”的學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)有利于促進(jìn)學(xué)生全面而富有個(gè)性地發(fā)展.

因此，本節(jié)課學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，教師應(yīng)讓學(xué)生充分經(jīng)歷整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程，從光的折射規(guī)律內(nèi)容的猜想，到實(shí)驗(yàn)器材的選取、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)器材的操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集與分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)等都應(yīng)該讓學(xué)生自主完成，教師此時(shí)應(yīng)通過小組間、同學(xué)間、師生間的適時(shí)交流與評價(jià)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生大膽質(zhì)疑、發(fā)表觀點(diǎn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決存在的問題，順利完成實(shí)驗(yàn).

物理學(xué)習(xí)的過程，從根本上講是一種認(rèn)識過程，是學(xué)生個(gè)體與物理環(huán)境相互作用中認(rèn)識物理世界的過程.教師在初中物理課堂教學(xué)中應(yīng)重視探究性實(shí)驗(yàn)的物理情境創(chuàng)設(shè)，在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，使物理情境遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，讓學(xué)生根據(jù)情境能引出探究問題，自主進(jìn)行知識探究活動(dòng)，教師通過適時(shí)的教學(xué)評價(jià)調(diào)控課堂教學(xué)節(jié)奏、促進(jìn)學(xué)生不斷取得進(jìn)步.

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